教學設計第二章材料與結構【教學課題】物體的形變【教學目標】知道物體在外力作用下有哪幾種形式的形變，學會區(qū)分各種形變。從任何物體都能發(fā)生形變?nèi)胧?，通過本課教學培養(yǎng)學生實事求是的世界觀?！窘虒W安排】2課時【教學重難點】重點：區(qū)分各種形變以及各種形變產(chǎn)生的原因。難點：各種形變力的方向?！窘虒W方法】實驗、講練、歸納、講授?！窘虒W用具】充分利用實物、圖片、視頻等感性材料?！窘虒W內(nèi)容】新課引入：物體在力的作用下，會發(fā)生大小和形狀的改變，即發(fā)生形變。作用在物體上的力的方式不同，物體發(fā)生形變的方式也不同。在物體的各種形變中，最常見的是拉伸和壓縮形變。1、拉伸和壓縮形變（學生實驗）彈簧的拉伸與壓縮教師：用雙手拉和壓彈簧，看看彈簧的形狀有什么變化？學生：彈簧的長度發(fā)生變化。教師引導學生總結：沿彈簧軸線作用一對大小相等、方向相反的外力，彈簧將發(fā)生伸長或縮短變形，這種變形稱為拉伸形變或壓縮形變。教師：工程中有很多物體受到軸向力的作用而產(chǎn)生拉伸或壓縮形變。房架中的桿件、斜拉橋的橋索、螺旋起重裝置的螺桿、建筑物的支柱等，都發(fā)生拉伸或壓縮形變。2、剪切形變、扭轉(zhuǎn)性變和彎曲形變物體的形變除了拉伸和壓縮，還有剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲。我們常常使用裁紙刀、剪刀來剪斷物體；用指甲刀剪指甲；工地上常用電鋸和切割機切割木材鋼材。這些都是剪切形變的典型例子。教師：物體受到什么樣的力才會被剪斷呢？剪床的上、下兩個刀刃以大小相等、方向相反、作用線間距很小的兩個力作用在鋼板上，迫使鋼板在兩個力之間的橫斷面mn處發(fā)生相對錯動，直至最后被剪斷。教師引導學生總結剪切形變：這種構件承受垂直于軸線的一對大小相等、方向相反、作用線平行且間距很近的力的作用時，兩個力之間的橫截面沿外力方向發(fā)生相對錯動的變形稱為剪切形變。產(chǎn)生相對錯動的截面稱為剪切面。剪切面總是與外力作用線平行，且位于方向相反的兩外力作用線之間。教師：介紹承受剪切的構件如圖所示，連接兩塊鋼板的螺栓，其所受外力垂直于螺栓軸線，螺栓上半部分與下半部分受到方向相反的兩個力，當兩個力足夠大時，螺栓將發(fā)生上、下相對錯動的變形。同理，大橋上連接兩塊鋼板的鉚釘、連接兩節(jié)車廂的栓也屬于承受剪切的構件。教師：除了剪切形變，扭轉(zhuǎn)性變在生活中也十分常見。教師：介紹生活中的扭轉(zhuǎn)形變在生活生產(chǎn)實際中，物體發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變的情況是很多的，例如用螺絲刀轉(zhuǎn)動螺釘時螺絲刀和螺絲釘?shù)男巫儯D(zhuǎn)動方向盤時方向盤軸的形變，螺旋槳轉(zhuǎn)動時軸的形變，汽車傳動軸的形變等。（學生實驗）：彈簧的扭轉(zhuǎn)教師：雙手用力使彈簧扭轉(zhuǎn)，左右手的手指所施加的力有什么特點？從上面的實驗知道，右手的手指對彈簧施加一個力偶（作用于同一剛體上的一對大小相等、方向相反、但不共線的一對平行力），力偶中兩個力所在平面跟彈簧的軸線垂直；同時左手的手指對彈簧也施加一個力偶，方向跟前一個力偶相反。彈簧由于受到這兩個力偶的作用，它的任意兩個截面都將繞軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。教師引導學生總結：當物體的兩端受到一對大小相等、方向相反、作用面都垂直于物體的軸線的力偶作用時，物體的各橫截面繞軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，這種形變稱為扭轉(zhuǎn)形變。（學生實驗）：彈簧的彎曲教師：1.用一只手將彈簧一端按在桌邊，另一只手將彈簧的另一端向下拉。兩手所施加的力有什么特點？2.雙手用力使彈簧彎曲，兩手所施加的力有什么特點？學生：從實驗可看出，當彈簧受到垂直于彈簧軸線的力的作用時，彈簧的軸線由直線變成曲線，這種變形叫彎曲形變。教師：生活中的彎曲形變有很多。運動員做單杠表演時，橫杠發(fā)生彎曲；汽車過橋梁時，橋梁發(fā)生彎曲；房屋建筑中樓面梁、陽臺挑梁受到樓面重量和梁自重作用，也發(fā)生彎曲。教師：物體的形變在我們生產(chǎn)生活實際中應用廣泛，例如一張紙，發(fā)生形變后抗拉和抗壓能力增強，會得到更充分的利用。下面請同學們利用手中準備好的紙做紙橋。（學生實驗）：紙橋設計比賽要求：設法用“90克”或更厚的A4紙做一個跨度為15cm的橋，在橋的中央設置砝碼，加放砝碼質(zhì)量越大的橋名次越高。3、課堂小結1）、拉伸和壓縮形變2）、剪切形變3）、扭轉(zhuǎn)形變4）、彎曲形變5）、物體的形變在生產(chǎn)生活實際中的應用4、問題與練習1.請你說一說在日常生活和生產(chǎn)實際中，還有哪些形變的例子，并說出是哪種形變。2.辦公用品店有一種在紙上打孔的器械。觀察它的結構，說說它為什么能打出孔來。（課后）3.地面有兩塊鋼筋混凝土預制樓板。蓋房子時，應按甲的方式還是乙的方式吊裝。為什么？廣角鏡：鋼筋混凝土結構鋼筋混凝土是由鋼筋和混凝土兩種受力性能完全不同的材料所組成的?；炷恋目箟耗芰^強而抗拉能力很弱，鋼材的抗拉和抗壓能力都很強，這兩種材料如何結合在一起共同工作呢？如圖，在外力作用下，梁在中性層以上部分承受壓力，中性層以下部分承受拉力。當采用純混凝土梁時，由于混凝土抗拉強度很低，在外力不大時，混凝土梁的受拉區(qū)就已經(jīng)開裂（甲）。這種裂縫一旦出現(xiàn)就迅速向上擴展，使梁很快斷裂；而此時，梁的受壓區(qū)混凝土的抗壓強度還遠遠未能被充分利用。梁的破壞與否完全取決于混凝土的抗拉強度，若將純混凝土梁用于工程中，梁的截面積勢必很大，造成浪費，既不經(jīng)濟也不合理。并且，這種梁受破壞很突然，沒有預兆，這是一種脆性破壞。為了克服這一嚴重缺點，人們在混凝土梁的受拉區(qū)配置抗拉強度很高的鋼筋，以